桥梁静力荷载试验技术应用研究

2014-10-16贺忠山

黑龙江交通科技 2014年6期

贺忠山

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司)

公路交通事业快速发展，交通运输日益繁忙，对桥梁的使用性能提出了更高要求。作为一项在桥梁安全检测中十分重要的工作，桥梁静力载荷试验技术能够直接测试出桥梁结构中的静应变、静位移和裂缝等，并能够根据这些情况对桥梁的实际承载能力进行评估。桥梁静力载荷实验技术的试验目的是为了判断桥梁能否满足设计标准和使用要求，同时检验桥梁结构设计是否合理，并能够在工程实践中逐渐积累科学技术资料，不断的充实和完善桥梁计算理论和施工技术。这种技术的直观性特别适合于一些缺乏详细设计资料、结构受力不详或者理论计算复杂的情况，对于检验和计算结果判断出的桥梁承载能力有疑问时都可以采用桥梁静力载荷试验方法进行测定。

1 公路桥梁静力载荷试验检测工作内容和意义

公路桥梁静力载荷试验是对公路桥梁性能的检验，需要从多个角度和参数出发，从公路整体结构性能和各个构架部件的工作性能以及存在的不足进行全面完善的检测试验和判断。这些工作中最重要的是桥梁承载能力的检测和评定，需要检测的参数有强度、刚度、抗裂性等。检测过程包括承载能力检测和承载能力评价两部分。通常情况下只有发生以下几种情况之后才会进行桥梁静力载荷试验。

桥梁建设等级和要求非常高。这种超出常规要求标准的标准很难通过常规的方法进行保证，而静力载荷试验则能够满足要求;

桥梁建设规划用途中有大量的长时间超重车辆通行，这种情况需要考虑桥梁的安全性，为了保障安全性需要进行静力载荷试验;

桥梁建设过程中使用新工艺或采用新材料的情况。

对桥梁进行全面普查，及时发现缺陷，分析缺陷性分析缺陷对桥梁安全性的影响程度。

通过桥梁抽检跨静力载荷试验能够了解抽检跨结构当前的实际受力情况，评定桥梁的工作性能和承载能力;

通过桥梁抽检跨静力载荷试验抽检跨结构当前实际受力状况和工作性能，为以后的维修养护提供依据。

2 静荷载作用下的桥梁结构验算

明确试验结构后首先进行理论分析，根据设计图纸和设计规范进行桥梁结构内力的计算，确定各个控制面位置和控制截面最不利载荷内力，为测试截面选取和加载方案提供依据。通常桥梁结构材料和理论组成材料存在差别，进行计算需要进行模型的简化，确保理论结果和实际结果之间尽可能的相近，同时还要合理的选取边界条件，选择合适的材料参数。由于计算工作十分复杂，我们在实际工程的理论计算中应用了结构分析软件Midas Civil 2011。

加载方案。根据不同情况需对桥梁的加载进行分级。前期工作不充分，准备工作不足时需要尽量增加加载分级，如果遭遇条件限制加载分级较少可以每级加载时让车辆缓缓驶入预订加载位置，实时对应变、挠度等参数进行监控，保证试验的安全。分级加载之后最好也能够分级卸载，加载时间最好是在夜间，要求能够尽量减少温度变化对镜在试验的影响，白昼温差较小时也可以进行。

加载方案最重要的工作就是根据桥梁现有状况进行结构分析计算，严格控制加载总量，保障桥梁安全，同时也要保障能够得到完整的实验数据，包括桥梁的应变和应力分布情况，以便于后续对桥梁安全性和承载能力的评定。一般而言，新建桥梁荷载效率系数为0.8～1.05，对于旧桥则需要根据《公路旧桥承载力评定方法》进行确定。

观测方案。确定观测方法需要根据试验方案提供客观条件和加载程序确定。

位移测量。位移测量主要有两个类型的方法，一种是直接接触式，有机械测量法和电测法，通过各种测量机械进行测量，包括挠度计、百分表和位移传感器等;另一种是非接触式，采用光学测量仪器和摄影经纬仪、立体坐标仪等。

应变测量。在确定了试验桥跨控制截面后，在控制截面出布置应变测点，在各测点上粘贴电阻应变片。电阻应变片的测试方向与测试截面的主要受力方向一致。

裂缝观测。裂缝观测主要依靠裂缝宽度检测仪器进行检测。

3 静力载荷试验工程实例

某大桥全长211.38 m，上部构造采用55 m+100 m+55 m混凝土T型刚构，施工方式采用悬臂施工。主桥上部采用预应力混凝土T型刚构，主墩采用双薄壁空心墩，基础采用(挖)钻孔灌注群桩基础。

本次试验研究对象为某大桥主桥主跨，本次载荷试验选用桥梁检测车提供的检测平台依据外观检查结果和试验安全规程进行静力载荷试验。

结构内力计算。运用Midas Civil计算软件模拟桥梁右幅结构内力分析计算。通过模拟分析后对结果进行筛选，定出该桥不利受力截面，参考相似桥梁使用过程中进行外观检查时发现的问题，确定本次试验的试验控制截面。通过软件进行计算后得出控制截面设计载荷作用下最大挠度和最大内力并绘制截面的挠度影响曲线以及内力影响曲线，同时计算控制截面信息和试验载荷下的最大弯矩，记录整理见表1、表 2。